礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型研究
關(guān)鍵詞 自然災(zāi)害 隱患識(shí)別 決策支持系統(tǒng)
1 前言
煤礦事故影響最為嚴(yán)重的是來(lái)自煤炭開(kāi)采過(guò)程中自然災(zāi)害的發(fā)生，礦井自然災(zāi)害是多源的，主要有水、煤塵、瓦斯、煤自燃、開(kāi)采沉陷和礦壓等方面，它們是直接導(dǎo)致煤礦自然災(zāi)害產(chǎn)生的原因。要確保煤礦安全生產(chǎn)必須建立礦井自然災(zāi)害隱患的預(yù)警預(yù)報(bào)，為此，礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別模型的構(gòu)建十分重要。針對(duì)煤礦自然災(zāi)害出現(xiàn)的規(guī)律特點(diǎn)以及煤礦安全管理工作流模式，筆者認(rèn)為基于地理信息系統(tǒng)（含WebGIS），集成地質(zhì)、測(cè)量、“一通三防”等數(shù)據(jù)和相關(guān)信息研究礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型符合礦井安全管理實(shí)際工作，能夠解決安全信息的實(shí)時(shí)共享，將為煤礦安全事務(wù)的應(yīng)急協(xié)作處理提供重要途徑。
2 系統(tǒng)模型的概念與體系結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)模型的概念
礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)是基于煤礦管理工作流模式，以計(jì)算機(jī)技術(shù)與空間數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以Intranet/Internet技術(shù)為紐帶，利用相關(guān)的地理信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)礦井安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、分析與查詢等，并以多種方式輸出決策結(jié)果和實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)處理決策分析等服務(wù)，是以地測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，圍繞通風(fēng)、安全等多專業(yè)數(shù)據(jù)的組織管理、綜合處理與實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)分析處理的信息共享平臺(tái)。
2.2 系統(tǒng)模型的體系結(jié)構(gòu)
礦井自然災(zāi)害方式不同，隱患識(shí)別的信息源必然不同，處理結(jié)果也可能不同，但是事務(wù)處理必須借助地測(cè)和安全生產(chǎn)信息，同時(shí)還必須利用相關(guān)的知識(shí)數(shù)據(jù)（如：專家知識(shí)、現(xiàn)有規(guī)律、自然災(zāi)害分類指標(biāo)體系等）。為此，礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型不是孤立的信息模型，而是基于數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的協(xié)作處理模型，如圖1。
模型的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)組織與管理，即與礦井自然災(zāi)害相關(guān)的數(shù)據(jù)、信息必須統(tǒng)一存儲(chǔ)于空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，它們主要是圖形庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)以及專業(yè)模型庫(kù)等。數(shù)據(jù)、知識(shí)以及信息的輸入與輸出需要相關(guān)專業(yè)軟件的支持，主要包括技術(shù)層的各類礦井自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、地測(cè)空間管理信息系統(tǒng)以及管理決策層的礦井自然災(zāi)害決策支持系統(tǒng)和專家會(huì)診事故系統(tǒng)等。
礦井自然災(zāi)害隱患是潛在的，隱患的識(shí)別、預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)必須依據(jù)相關(guān)方法體系。地理信息系統(tǒng)的空間分析就是重要的應(yīng)用手段，它是通過(guò)一定方法體系將礦井自然災(zāi)害指標(biāo)體系數(shù)據(jù)與礦井動(dòng)態(tài)開(kāi)采過(guò)程信息實(shí)時(shí)比較分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別、預(yù)警預(yù)報(bào)等決策支持和應(yīng)急處理。
圖1 礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型（略）
3 系統(tǒng)模型的構(gòu)建原理方法
引起礦井自然災(zāi)害的因素并非隨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生安全事故，而是開(kāi)采過(guò)程中影響事故的某些參數(shù)超過(guò)一定的臨界值才引起。為此，礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是自然災(zāi)害分類體系劃分、相關(guān)災(zāi)害類型知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，其次是相關(guān)軟件系統(tǒng)研發(fā)、事故隱患識(shí)別方法研究與方法庫(kù)的建立。模型構(gòu)建的關(guān)鍵原理方法如下：
（1） 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系庫(kù)的構(gòu)建。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系庫(kù)就是礦井自然災(zāi)害隱患發(fā)生具體參數(shù)的知識(shí)庫(kù)。模型構(gòu)建必須首先依據(jù)礦井自然災(zāi)害隱患的不同指標(biāo)體系及其臨界值建立相應(yīng)的指標(biāo)體系庫(kù)，隱患報(bào)警識(shí)別的參數(shù)主要參考是采掘工程平面圖的動(dòng)態(tài)開(kāi)采面與相關(guān)巷道。各類瓦斯隱患、水害隱患、通風(fēng)隱患都形成相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)庫(kù)，如表1。
?。?） 建立基于地測(cè)、通風(fēng)、采礦等專業(yè)分析的模型庫(kù)。根據(jù)礦井自然災(zāi)害類型建立相應(yīng)的專業(yè)模型庫(kù)。
?。?） 建立基于GIS空間分析的方法庫(kù)。GIS空間分析是礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別的重要手段，同時(shí)也是安全事故預(yù)警預(yù)報(bào)的重要途徑。
?。?） 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)以及圖形庫(kù)是礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別與決策的基礎(chǔ)。礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別與決策分析的具體實(shí)現(xiàn)步驟：
?、?分類建立礦井自然災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)跟蹤相關(guān)災(zāi)害的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
?、?實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)礦井自然災(zāi)害數(shù)據(jù)或信息與相關(guān)自然災(zāi)害指標(biāo)體系庫(kù)、模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)以及空間數(shù)據(jù)庫(kù)的比較，并利用圖形庫(kù)數(shù)據(jù)通過(guò)GIS空間分析方法確定安全隱患類別；
③ 礦井自然災(zāi)害隱患實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)、決策分析，提交基于空間數(shù)據(jù)的自然災(zāi)害隱患識(shí)別與分析處理的決策報(bào)告。
4 支持系統(tǒng)模型的關(guān)鍵理論與技術(shù)方法
礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)是地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)支持下的協(xié)同工作和空間信息共享等多種關(guān)鍵理論與技術(shù)方法綜合應(yīng)用的復(fù)雜工程，系統(tǒng)模型是典型的多部門與多管理層圍繞地測(cè)空間信息動(dòng)態(tài)變化的協(xié)作平臺(tái)。
4.1 地理信息系統(tǒng)
地理信息系統(tǒng)是采集、存儲(chǔ)、處理、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其管理的地理數(shù)據(jù)具有空間特性，所以地理信息系統(tǒng)非常適合組織、管理和表現(xiàn)大量的、不同類型的、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)或信息。
礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別與決策分析的主要依據(jù)之一是各類相關(guān)的地質(zhì)測(cè)量圖形，它們是典型的矢量圖形，具有精度高、數(shù)據(jù)量小等特點(diǎn)，適于遠(yuǎn)程的管理、瀏覽和聯(lián)機(jī)分析決策服務(wù)等。依據(jù)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程，數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享等關(guān)鍵技術(shù)與方法是礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)。
表1 瓦斯評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（略）
4.2 協(xié)同工作模型
“計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作”（Computer Supported Cooperative Work, CSCW）主要在協(xié)同工作模型、通信協(xié)議、同步機(jī)制、協(xié)作機(jī)制實(shí)現(xiàn)方法、人機(jī)交互接口與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面做了大量理論研究。
礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)的信息是多源，有時(shí)處理也是多用戶的。為此，協(xié)同工作在安全隱患識(shí)別與決策中扮演著重要的角色。例如，煤礦地測(cè)信息發(fā)生變化后引起采掘工程平面圖動(dòng)態(tài)更新，進(jìn)而引發(fā)煤礦安全實(shí)時(shí)協(xié)同處理相關(guān)信息形成最新通風(fēng)系統(tǒng)圖、防塵系統(tǒng)圖與瓦斯監(jiān)控圖等。同時(shí)針對(duì)煤礦安全事故與安全調(diào)度問(wèn)題，礦井管理決策層、集團(tuán)公司管理決策層以及專家層等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)協(xié)同處理安全事務(wù)問(wèn)題。面向煤礦工作流的異步協(xié)同工作模型與面向煤礦管理層、決策層和專家層的同步協(xié)同工作模型是煤礦安全隱患聯(lián)機(jī)決策的兩類主要模型。兩類協(xié)作模型均由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和Web應(yīng)用服務(wù)層組成。其中網(wǎng)絡(luò)傳輸層利用Web協(xié)作服務(wù)平臺(tái)封裝了多種網(wǎng)絡(luò)功能，為Web應(yīng)用服務(wù)層提供基本的通訊與傳輸數(shù)據(jù)功能，數(shù)據(jù)層為Web應(yīng)用服務(wù)提供協(xié)作處理的數(shù)據(jù)，Web應(yīng)用服務(wù)層提供面向煤礦生產(chǎn)技術(shù)層、管理層、決策層和專家層的各類服務(wù)，三層合作解決礦井安全事故決策問(wèn)題。
5 結(jié)論
礦井自然災(zāi)害隱患識(shí)別決策支持系統(tǒng)模型是基于地理信息系統(tǒng)與協(xié)同工作理論構(gòu)建的面向煤礦安全管理的信息模型。模型的構(gòu)建是以礦井自然災(zāi)害分類體系、隱患識(shí)別指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，并依據(jù)地理信息系統(tǒng)的空間分析方法實(shí)現(xiàn)安全隱患的預(yù)警預(yù)報(bào)與聯(lián)機(jī)決策分析。其研究與應(yīng)用將對(duì)礦井自然災(zāi)害引發(fā)的煤礦安全事故預(yù)測(cè)以及安全事務(wù)應(yīng)急處理具有重要的實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)
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